Oxid titaničitý a jeho fotokatalytická aktivita

Ing. Jiří HENYCH

Diplomová práce

Titanium dioxide and its photocatalytic activity

Anotace:

Tato práce se zabývá oxidem titaničitým a jeho fotokatalytickou aktivitou. Jsou zde uváděny základní mechanismy a principy fotokatalýzy, vlastnosti, použití a metody syntézy oxidu titaničitého, jako nejčastěji používaného fotokatalyzátoru. Dále jsou zde představeny možné aplikace a nastíněny budoucí možnosti využití oxidu titaničitého. Stěžejní částí této práce byla příprava nanokrystalického oxidu titaničitého modifikovanou metodou sol-gel s ultrazvukovým homogenizátorem. Byly syntetizovány vzorky dopované dusíkem a borem. Vzorky byly poté charakterizovány pomocí rentgenové difrakce (XRD), měření povrchů (BET) a porosity (BJH). K odhadu band-gap energie byla použita metoda UV/VIS spektroskopie. U vzorků byla poté měřena jejich fotoaktivita pomocí odbourávání barviva Orange II ve vodné suspenzi za UV a viditelného světla. Borem i dusíkem dopované materiály vykazovaly lepší fotokatalytickou aktivitu za viditelného světla než referenční nedopovaný vzorek TiO2. Dopant bor posílil fotoaktivitu i v UV oblasti, dusík ji ovlivnil mírně negativně. Dopování borem vykazovalo výraznější zlepšení fotokatalytických vlastností než dopování dusíkem.

Abstract:

This study deals with titanium dioxide and its photocatalytic activity. There are introduced the fundamental mechanisms and principles of photocatalysis, properties, uses and methods of synthesis of titanium dioxide, the most widely used photocatalyst. Further are presented the possible applications and outlined the possible future uses of titania. The main part of this work was the preparation of nanocrystalline titanium dioxide using modified sol-gel method with an ultrasonic homogenizer. Synthesized samples were doped with nitrogen and boron. The samples were then characterized using X-ray powder diffraction (XRD), surface area (BET) and porosity determination (BJH). To estimate the band-gap energy was employed UV/VIS spectroscopy. The samples were then tested for their photoactivity using dye Orange II degradation in aqueous slurry under UV and visible light irradiation. Boron and nitrogen doped materials showed better photocatalytic activity under visible light than the reference undoped TiO2 sample. Boron doping improved photoactivity also under UV light, nitrogen slightly influenced her negatively. Boron doping showed greater improvement than nitrogen doping.

Klíčová slova

fotokatalytická aktivita, oxid titaničitý, dopování borem, dopování dusíkem, sol-gel metoda

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 23. 4. 2010

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 31. 5. 2010
• Vedoucí: Mgr. Václav Štengl, Ph.D.

UNIVERZITA JANA EVANGELISTY PURKYNĚ V ÚSTÍ NAD LABEM

Fakulta životního prostředí

Magisterský studijní program / obor:
Ekologie a ochrana prostředí / Odpadové hospodářství